核環(huán)境監(jiān)測與評價 第7章 放射性物質(zhì)通過生物鏈向人的轉(zhuǎn)移ppt課件

1、第第7章章 放射性物質(zhì)經(jīng)過生物鏈向人的轉(zhuǎn)移放射性物質(zhì)經(jīng)過生物鏈向人的轉(zhuǎn)移 人是生物圈中最高等的動物，處于整個生物鏈的終端，生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳送和物質(zhì)遷移過程，環(huán)境放射性物質(zhì)經(jīng)過植物-動物-人這終身物鏈向人轉(zhuǎn)移。 核設(shè)備、核爆炸等釋放出放射性核素在空氣、水體、土壤，并在其中進展遷移、彌散 環(huán)境中的放射性核素對人體呵斥外照射；經(jīng)過吸入、食入對人體呵斥內(nèi)照射。 7.1 放射性物質(zhì)的生物鏈轉(zhuǎn)移放射性物質(zhì)的生物鏈轉(zhuǎn)移7.1.1 生物鏈轉(zhuǎn)移的根本途徑生物鏈轉(zhuǎn)移的根本途徑 水、空氣、土壤等非生物環(huán)境物質(zhì)中的放射性水、空氣、土壤等非生物環(huán)境物質(zhì)中的放射性核素在一定條件下可進入植物組織中，這是其向生核素在一定條

2、件下可進入植物組織中，這是其向生物鏈轉(zhuǎn)移的第一個環(huán)節(jié)。物鏈轉(zhuǎn)移的第一個環(huán)節(jié)。 陸生植物經(jīng)過根吸收土壤中的放射性核素，葉、陸生植物經(jīng)過根吸收土壤中的放射性核素，葉、徑吸附放射性核素；徑吸附放射性核素； 水生植物經(jīng)過吸附、吸收而從水中攝取放射性水生植物經(jīng)過吸附、吸收而從水中攝取放射性核素。核素。 植物被動物食肉動物食用，放射性物質(zhì)從植物植物被動物食肉動物食用，放射性物質(zhì)從植物向動物動物轉(zhuǎn)移；食草動物被食肉動物食用，放射向動物動物轉(zhuǎn)移；食草動物被食肉動物食用，放射性物質(zhì)進一步轉(zhuǎn)移。性物質(zhì)進一步轉(zhuǎn)移。 食物網(wǎng)食物網(wǎng) 進入環(huán)境中的放射性物質(zhì)經(jīng)過生物鏈向人轉(zhuǎn)移的根本途徑可概括為：1 ；2 ；3 ； 4 。

3、人作物土壤空氣食入根部吸收沉積人禽畜作物空氣人作物空氣食入食入沉積食入沉積人作物土壤水人作物土壤水食入直接吸收灌溉食入根部吸收灌溉人水生物水食入吸收生物膜的組成和構(gòu)造生物膜的組成和構(gòu)造 概念概念 生物膜是構(gòu)成細(xì)胞一切膜生物膜是構(gòu)成細(xì)胞一切膜的總稱，包括圍在細(xì)胞質(zhì)外圍的總稱，包括圍在細(xì)胞質(zhì)外圍的質(zhì)膜和細(xì)胞器的內(nèi)膜系統(tǒng)的質(zhì)膜和細(xì)胞器的內(nèi)膜系統(tǒng)組成組成膜膜 脂脂膜膜 蛋蛋 白白糖糖 類類無無 機機 鹽鹽金金 屬屬 離離 子子水水n外周膜外周膜n內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)污染物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運及生態(tài)效應(yīng)污染物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運及生態(tài)效應(yīng)生物膜的分子構(gòu)造模型生物膜的分子構(gòu)造模型 流體鑲嵌模型流體鑲嵌模型 1972

4、1972年美國年美國SingerSinger和和NicolsonNicolson提出，以為生提出，以為生物膜是一種流動的、嵌有各種蛋白質(zhì)的脂質(zhì)雙分物膜是一種流動的、嵌有各種蛋白質(zhì)的脂質(zhì)雙分子層構(gòu)造，其中蛋白質(zhì)猶如一座座冰山漂移在流子層構(gòu)造，其中蛋白質(zhì)猶如一座座冰山漂移在流動脂質(zhì)的海洋中。動脂質(zhì)的海洋中。 與過去模型的主要差別與過去模型的主要差別 突出了膜的流動性突出了膜的流動性 顯示了膜蛋白分布的不對稱性顯示了膜蛋白分布的不對稱性生生 物物 膜膜 的的 特特 性性 膜分子構(gòu)造的不對稱性膜分子構(gòu)造的不對稱性 膜分子構(gòu)造的流動性膜分子構(gòu)造的流動性 膜分子構(gòu)造的不對稱性膜分子構(gòu)造的不對稱性1、膜脂的

5、分布不對稱，即膜脂雙分子層內(nèi)外兩、膜脂的分布不對稱，即膜脂雙分子層內(nèi)外兩 側(cè)的脂種類、含量不同，如人紅細(xì)胞質(zhì)膜：側(cè)的脂種類、含量不同，如人紅細(xì)胞質(zhì)膜：膜的外層卵磷脂、鞘磷脂較多膜的外層卵磷脂、鞘磷脂較多膜的內(nèi)層腦磷脂、磷脂酰絲氨酸較多膜的內(nèi)層腦磷脂、磷脂酰絲氨酸較多v 2 2、膜蛋白的分布不對稱、膜蛋白的分布不對稱v 3 3、糖蛋白和糖脂中的多糖只、糖蛋白和糖脂中的多糖只v 分布在膜的非細(xì)胞質(zhì)一側(cè)分布在膜的非細(xì)胞質(zhì)一側(cè)線粒體線粒體內(nèi)內(nèi)外外二膜分子構(gòu)造的流動性二膜分子構(gòu)造的流動性 膜的流動性主要是指膜脂及膜蛋白流動性。膜的流動性主要是指膜脂及膜蛋白流動性。 適宜的流動性對生物膜表現(xiàn)其正常功能非常

6、重適宜的流動性對生物膜表現(xiàn)其正常功能非常重要要. . 膜脂的流動性膜脂的流動性 膜脂的流動性主要決議于磷脂分子膜脂的流動性主要決議于磷脂分子. . 在生理條件下在生理條件下, ,磷脂大多呈流動的液晶態(tài)磷脂大多呈流動的液晶態(tài), ,磷脂在膜磷脂在膜內(nèi)可作旋轉(zhuǎn)運動內(nèi)可作旋轉(zhuǎn)運動, ,翻轉(zhuǎn)運動翻轉(zhuǎn)運動, ,側(cè)向運動等側(cè)向運動等. .當(dāng)溫度降至一當(dāng)溫度降至一定值時定值時, ,膜脂從流動的液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃凭w的凝膠態(tài)膜脂從流動的液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃凭w的凝膠態(tài), ,這個溫度稱為相變溫度這個溫度稱為相變溫度. .凝膠形狀也可再熔解為液晶態(tài)。凝膠形狀也可再熔解為液晶態(tài)。各種膜脂由于組分不同而具有各自的相變溫度。各

7、種膜脂由于組分不同而具有各自的相變溫度。 膜蛋白的流動膜蛋白的流動性性 膜蛋白只能做側(cè)向分散和旋轉(zhuǎn)分散膜蛋白只能做側(cè)向分散和旋轉(zhuǎn)分散, ,其速度平均比其速度平均比膜脂小膜脂小10-10010-100倍倍. .物質(zhì)經(jīng)過生物膜的方式物質(zhì)經(jīng)過生物膜的方式 污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的各個過程，大多涉及其必需經(jīng)過機體的各種生物膜。物質(zhì)經(jīng)過生物膜的方式根據(jù)機制可分為以下五種： 1.膜孔濾過 2.被動分散 3.被動易化分散 4.自動轉(zhuǎn)運 5.胞吞和胞飲1.膜孔濾過 直徑小于膜孔的水溶性物質(zhì)。可借助膜兩側(cè)的靜水壓和浸透壓 經(jīng)膜孔濾過。2.被動分散 脂溶性物質(zhì)順濃度梯度分散經(jīng)過有類脂層屏障的生物膜。分散速率服從Fic

8、ks Law: 式中： 物質(zhì)膜分散速率； 膜厚度； 膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度梯度； 分散面積； 分散系數(shù)；xcDAdtddtdxtAD2.被動分散 分散系數(shù)取決于經(jīng)過物質(zhì)和膜的性質(zhì)。普通脂/水分配系數(shù)越大，分子越小，或在體液PH條件下解離越少的物質(zhì)，分散系數(shù)也越大；而容易分散經(jīng)過生物膜。 特點：被動分散不需耗能，不需載體參與，因此不會出現(xiàn)特異性選擇、競爭性抑制及飽和景象。3.被動易化分散 有些物質(zhì)可在高濃度側(cè)與膜上特異性蛋白質(zhì)載體結(jié)合，經(jīng)過生物膜，至低濃度側(cè)解離出原物質(zhì) 特點：它遭到膜特異性載體及其數(shù)量的限制。因此呈現(xiàn)特異性選擇、競爭性抑制及飽和景象。4.自動轉(zhuǎn)運 在需耗費一定的代謝能量下，一些物質(zhì)可

9、在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合，經(jīng)過生物膜，至高濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。 特點與被動易化分散一樣。5.胞吞和胞飲 少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)有特殊的親和力，當(dāng)其與膜接觸后，可改動這部分膜的外表張力，引起膜的外包或內(nèi)陷而被包圍進入膜內(nèi)，固體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞吞，而液體物質(zhì)的稱為胞飲。 物質(zhì)以何種方式經(jīng)過生物膜，主要決議于機體各組織生物膜特性和物質(zhì)的構(gòu)造、理化特性。其中物化性質(zhì)包括脂溶性、水溶性、解離度、分子大小等。 被動易化分散和自動運轉(zhuǎn)式是正常的營養(yǎng)物質(zhì)及其代謝物經(jīng)過生物膜的主要方式。污染物質(zhì)在機體內(nèi)的轉(zhuǎn)運 污染物在機體內(nèi)的運動過程包括吸收、分布、蓄積、排泄和生物轉(zhuǎn)化.前三者統(tǒng)稱轉(zhuǎn)運,而

10、排泄與生物轉(zhuǎn)化又稱為消除。1.吸收吸收 吸收是污染物質(zhì)從機體外，經(jīng)過各種途徑通透體膜進入血液的過程。吸收的途徑主要是機體的消化管、呼吸道和皮膚。2.分布 分布是指污染物質(zhì)倍吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)構(gòu)成后，由血液轉(zhuǎn)送至機體各組織；與組織成分結(jié)合；從組織前往血液；以及再反復(fù)等過程。在污染物的分布過程中，污染物的轉(zhuǎn)運以被動分散為主。 脂溶性污染物質(zhì)易于經(jīng)過生物膜。高脂溶性低解離度的污染物質(zhì)經(jīng)膜通透性好,容易經(jīng)過血腦屏障，由血液進入腦部,如甲基汞化合物。非脂溶性污染物質(zhì)很難進入腦部，如無機汞化合物。3.排泄 排泄是污染物及其代謝物質(zhì)向機體外轉(zhuǎn)運的過程。排泄器官由腎、肝膽、腸、肺、外分泌腺等，而以腎和肝膽

11、為主。4.蓄積 吸收超越排泄及其代謝轉(zhuǎn)運，那么會出現(xiàn)污染物在吸收超越排泄及其代謝轉(zhuǎn)運，那么會出現(xiàn)污染物在體內(nèi)蓄積。體內(nèi)蓄積。 蓄積量是吸收、分布、代謝轉(zhuǎn)化和排泄各量的代數(shù)蓄積量是吸收、分布、代謝轉(zhuǎn)化和排泄各量的代數(shù)和。主要集中在體內(nèi)的某些部位。和。主要集中在體內(nèi)的某些部位。 機體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。機體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。污染物質(zhì)常與血漿蛋白結(jié)合而蓄積。污染物質(zhì)常與血漿蛋白結(jié)合而蓄積。污染物質(zhì)的生態(tài)效應(yīng)污染物質(zhì)的生態(tài)效應(yīng) 生物富集:指生態(tài)系統(tǒng)中同一營養(yǎng)級上許多生物種群或者生物個體，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超越環(huán)

12、境中的濃度的景象。 生物放大:指生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈上，高營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食，某種元素或難分解化合物在生物機體中濃度隨營養(yǎng)級的提高而逐漸增大的景象。生物放大的結(jié)果使食物鏈上高營養(yǎng)級生物體中該類物質(zhì)的濃度顯著超越環(huán)境中的濃度。7.1.2 放射性物質(zhì)在生物體內(nèi)的蓄積和平衡放射性物質(zhì)在生物體內(nèi)的蓄積和平衡 放射性物質(zhì)經(jīng)由生物鏈向人體轉(zhuǎn)移的過程中，會放射性物質(zhì)經(jīng)由生物鏈向人體轉(zhuǎn)移的過程中，會在生物體內(nèi)蓄積起來，生物體中核素的濃度逐漸增高，在生物體內(nèi)蓄積起來，生物體中核素的濃度逐漸增高，并在一定的條件下趨于平穩(wěn)。并在一定的條件下趨于平穩(wěn)。 放射生態(tài)學(xué)中將一個生態(tài)系統(tǒng)劃分為假設(shè)干相互放射生態(tài)學(xué)中將一

13、個生態(tài)系統(tǒng)劃分為假設(shè)干相互關(guān)聯(lián)又相互分別的構(gòu)造實體，這些實體是一個完全均關(guān)聯(lián)又相互分別的構(gòu)造實體，這些實體是一個完全均勻的體系，它能受納、輸出和堅持一定數(shù)量的放射性勻的體系，它能受納、輸出和堅持一定數(shù)量的放射性物質(zhì)，它被稱為隔室。物質(zhì)，它被稱為隔室。 設(shè)一隔室中某種放射性核素的總活度為設(shè)一隔室中某種放射性核素的總活度為Q，隔室，隔室內(nèi)物質(zhì)的總分量為內(nèi)物質(zhì)的總分量為M，那么隔室內(nèi)該核素的濃度為，那么隔室內(nèi)該核素的濃度為 1隔室內(nèi)核素總活度隔室內(nèi)核素總活度Q隨時間的變化為隨時間的變化為 2 通常隔室中的核素輸出為一級動力學(xué)過程，即輸出速率與隔室中的核素的總活度成正比： 3 式中K為輸出常數(shù)。將式3

14、代入2中，既有 設(shè)輸入速率為不隨時間變化的恒定值，且t=0時Q(0)=0，那么有 隔室中核素濃度C隨時記的變化為 這闡明隔室中的某種核素的濃度C與Rin成正比，與K及M成反比，并隨時間推遲而逐漸增大，直到到達(dá)平衡對于動物和人等隔室，輸出速率常數(shù)K即代謝常數(shù)b與核素衰變常數(shù)r之和有效衰減常數(shù)e生物體內(nèi)核素的有效半減期為當(dāng)某一隔室中存在m個輸入項和n個輸出項時，那么：生物半衰期生物半衰期 存在于生物體內(nèi)某特定組織中的放射性同位素，由于存在于生物體內(nèi)某特定組織中的放射性同位素，由于生物學(xué)的過程，比如經(jīng)過代謝或排泄就會使之從該組織中排生物學(xué)的過程，比如經(jīng)過代謝或排泄就會使之從該組織中排出。在這種情況下

15、，當(dāng)放射性同位素的量降到開場量的出。在這種情況下，當(dāng)放射性同位素的量降到開場量的1/2時所需的時間就稱為生物半衰期。時所需的時間就稱為生物半衰期。 組織中存在的放射性同位素經(jīng)過自發(fā)衰變和生物過程組織中存在的放射性同位素經(jīng)過自發(fā)衰變和生物過程兩方面使放射性減少，此兩過程共同呵斥的、使放射性強度兩方面使放射性減少，此兩過程共同呵斥的、使放射性強度降為開場時的降為開場時的1/2時所需的時間叫做有效半衰期。射線對組時所需的時間叫做有效半衰期。射線對組織的作用是有效半衰期越長作用越大?？椀淖饔檬怯行О胨テ谠介L作用越大。 假設(shè)生物半衰期是假設(shè)生物半衰期是T，物理半衰期為，物理半衰期為T，那么有效半，那么有

16、效半衰期可由下式求出：衰期可由下式求出： 7.1.影響放射性核素生物鏈轉(zhuǎn)移及蓄積的要素影響放射性核素生物鏈轉(zhuǎn)移及蓄積的要素、放射性核素的性質(zhì)、放射性核素的性質(zhì) 半衰期：短壽命放射性核素在環(huán)境中遷移的范圍半衰期：短壽命放射性核素在環(huán)境中遷移的范圍小，對環(huán)境及人影響不大；長壽命放射性核素的比活小，對環(huán)境及人影響不大；長壽命放射性核素的比活度小，對環(huán)境及人的影響不大；度小，對環(huán)境及人的影響不大；T1/2介于幾天至一千介于幾天至一千年左右的放射性核素對環(huán)境及生物體的影響較大。年左右的放射性核素對環(huán)境及生物體的影響較大。 如：核武器實驗產(chǎn)生約如：核武器實驗產(chǎn)生約200種裂變產(chǎn)物，沉降到陸種裂變產(chǎn)物，沉降

17、到陸地環(huán)境并可被檢測到的只需幾十種，轉(zhuǎn)入土壤可被根地環(huán)境并可被檢測到的只需幾十種，轉(zhuǎn)入土壤可被根部吸收可在生物體內(nèi)監(jiān)測到的只需部吸收可在生物體內(nèi)監(jiān)測到的只需90Sr、Cs等幾種。等幾種。131I等短壽命核素那么主要經(jīng)過牧草等短壽命核素那么主要經(jīng)過牧草-奶牛奶牛-牛奶牛奶-人這人這類短而快速的生物鏈向人體轉(zhuǎn)移而對人呵斥內(nèi)照射。類短而快速的生物鏈向人體轉(zhuǎn)移而對人呵斥內(nèi)照射。 物理形狀：放射性核素的物理形狀對其環(huán)物理形狀：放射性核素的物理形狀對其環(huán)境行為有相當(dāng)大的影響。釋入大氣中的核素境行為有相當(dāng)大的影響。釋入大氣中的核素如與空氣塵埃相結(jié)合，其在大氣中的遷移與如與空氣塵埃相結(jié)合，其在大氣中的遷移與顆

18、粒物的大小、外形和密度等有關(guān)系。核素顆粒物的大小、外形和密度等有關(guān)系。核素顆粒越大，水溶性性越小，生物可利用性越顆粒越大，水溶性性越小，生物可利用性越小。小。 化學(xué)性質(zhì)：放射性核的化學(xué)性質(zhì)對其在生物體內(nèi)的吸收和蓄積有著非常親密的關(guān)系。化學(xué)性活潑的水溶性核素，易被生物攝取并積貯，反之，那么難。 不少放射性核素的穩(wěn)定同位素是生物的必需的營養(yǎng)元素，這樣，放射性核素連同穩(wěn)定核素一同被積貯。 如45Ca、89Sr、90Sr、240Ba、226Ra等與鈣類似；22Na、40K、86Rb、Cs等與鉀類似；129I、 131I與127I的化學(xué)性質(zhì)一樣；3H與1H的化學(xué)性一樣。 與穩(wěn)定碘行為完全一樣的131I經(jīng)

19、過攝食途徑進入食草動物體內(nèi)在甲狀腺內(nèi)高度濃集，一些食用過污染牧草的羊的甲狀腺內(nèi)131I的濃度比牧草中的高出104倍以上。 90Sr的化學(xué)性質(zhì)與鈣類似，被動物攝入首先在骨組織中蓄積，且排除速率極低很難除去。 85Kr、95Zr、144Ce、239Pu等核素，它們不存在類似的穩(wěn)定性營養(yǎng)元素，其在環(huán)境中的行為不能用普通營養(yǎng)元素的類似性進展預(yù)測。 如144Ce和239Pu可分別蓄積在肝臟和骨組織內(nèi)，長期緩慢的蓄積可對這些器官組織呵斥相當(dāng)大的內(nèi)照射。 放射性核的化學(xué)形狀同樣影響放射性核的積貯、遷移。 如分子碘主要經(jīng)吸入途徑進入生物體內(nèi)；離子態(tài)碘那么以水溶態(tài)經(jīng)食入被生物蓄積，有機碘最易被人體吸收。2、生物

20、的特性和行為 生物的某些固有特性和行為特征對其吸收、蓄積放射性核素的才干有很大的影響。外表形狀和外表性質(zhì)： 比外表越大，從空氣、水或土壤中吸收蓄積的才干越大。生理和代謝特征： 生物代謝速率越快，生物對放射性核素的攝取、吸收和排泄也就越快； 生物的物理和代謝作用隨年齡、性別、安康情況以及溫度、日照等氣候要素有關(guān)。壽命及生長期：壽命及生長期： 壽命及生長期是一個重要的影響要素，主要表現(xiàn)壽命及生長期是一個重要的影響要素，主要表現(xiàn)對長壽命放射性核素的蓄積；對長壽命放射性核素的蓄積； 對短壽命的核素并不明顯；對短壽命的核素并不明顯； 生長壽命長，對半衰期長的核素蓄積才干強。生長壽命長，對半衰期長的核素蓄

21、積才干強。動物的遷徙、生境選擇及攝食習(xí)性：動物的遷徙、生境選擇及攝食習(xí)性： 生物與污染源越接近，生物體內(nèi)蓄積的放射性核生物與污染源越接近，生物體內(nèi)蓄積的放射性核素越多。素越多。3、生態(tài)系統(tǒng)的特性、生態(tài)系統(tǒng)的特性 生態(tài)系統(tǒng)的特性對放射性核素的生物鏈轉(zhuǎn)移起著生態(tài)系統(tǒng)的特性對放射性核素的生物鏈轉(zhuǎn)移起著決議性的作用。決議性的作用。物理特性：物理特性： 包括其與放射性污染的接近程度、氣候、地形、包括其與放射性污染的接近程度、氣候、地形、體積和形狀等。體積和形狀等?；瘜W(xué)特性：化學(xué)特性： 生態(tài)系統(tǒng)中生物必需的營養(yǎng)元素和成分的含量程生態(tài)系統(tǒng)中生物必需的營養(yǎng)元素和成分的含量程度對放射性核素的生物鏈轉(zhuǎn)移和蓄積有很

22、大的影響。度對放射性核素的生物鏈轉(zhuǎn)移和蓄積有很大的影響。 在無機營養(yǎng)元素和成分含量較高的生態(tài)系統(tǒng)中，在無機營養(yǎng)元素和成分含量較高的生態(tài)系統(tǒng)中，生物對核素的蓄積程度較低，反之，較高。其根本生物對核素的蓄積程度較低，反之，較高。其根本緣由是無機營養(yǎng)物對化學(xué)性質(zhì)類似的放射性核素具緣由是無機營養(yǎng)物對化學(xué)性質(zhì)類似的放射性核素具有很強的化學(xué)稀釋和吸收競爭作用。有很強的化學(xué)稀釋和吸收競爭作用。生物特性：生物特性： 生態(tài)系統(tǒng)的生物特性包括生物物種構(gòu)成、生態(tài)系統(tǒng)的生物特性包括生物物種構(gòu)成、生物量及群落構(gòu)造特征。生物量越多，相對蓄生物量及群落構(gòu)造特征。生物量越多，相對蓄積量越少，不同種類的植物積量越少，不同種類的

23、植物 對放射性核素的對放射性核素的蓄積才干不同。蓄積才干不同。 生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造非常復(fù)雜，各種構(gòu)造與生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造非常復(fù)雜，各種構(gòu)造與性質(zhì)不同的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了自然界錯綜復(fù)雜性質(zhì)不同的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了自然界錯綜復(fù)雜的食物網(wǎng)關(guān)系。能量、無機物和放射性物質(zhì)的食物網(wǎng)關(guān)系。能量、無機物和放射性物質(zhì)經(jīng)過食物網(wǎng)途徑得以傳送、遷移和再分配，經(jīng)過食物網(wǎng)途徑得以傳送、遷移和再分配，使環(huán)境放射性核素高度分散于多種生物體內(nèi)，使環(huán)境放射性核素高度分散于多種生物體內(nèi)，其分散程度顯然與生態(tài)系統(tǒng)中群落和物種的其分散程度顯然與生態(tài)系統(tǒng)中群落和物種的多樣性有親密的關(guān)系。多樣性有親密的關(guān)系。 7.1.4 放射性核素食入量的估算放射性核

24、素食入量的估算 公眾因飲水及食用食物而攝入放射性核素的量公眾因飲水及食用食物而攝入放射性核素的量可按下式進展估算：可按下式進展估算：cpppapagfCfvm,7.2 放射性物質(zhì)的水生物鏈轉(zhuǎn)移放射性物質(zhì)的水生物鏈轉(zhuǎn)移 在水生態(tài)系統(tǒng)中，水和水底堆積物中含有在水生態(tài)系統(tǒng)中，水和水底堆積物中含有氧、氮、鈣等生物所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，生物植氧、氮、鈣等生物所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，生物植物經(jīng)過光協(xié)作用及代謝作用，將它們轉(zhuǎn)化本錢物經(jīng)過光協(xié)作用及代謝作用，將它們轉(zhuǎn)化本錢身的組成部分。身的組成部分。 與此同時，一些放射性核素也被蓄積在水與此同時，一些放射性核素也被蓄積在水生植物體內(nèi)。生植物體內(nèi)。 水生植物被食草水生動物

25、食入，放射性核水生植物被食草水生動物食入，放射性核素在水生動物中發(fā)生轉(zhuǎn)移。素在水生動物中發(fā)生轉(zhuǎn)移。海洋食物鏈表示圖構(gòu)成海洋生物量的金字塔7.2.1 水生物對放射性物質(zhì)的吸收機制水生物對放射性物質(zhì)的吸收機制 各類水生物攝入、吸收水中放射性核素的途徑和各類水生物攝入、吸收水中放射性核素的途徑和機制有很大的差別，這與水生物體的構(gòu)造、生活習(xí)性、機制有很大的差別，這與水生物體的構(gòu)造、生活習(xí)性、攝食方式及水環(huán)境條件等要素有關(guān)。攝食方式及水環(huán)境條件等要素有關(guān)。 藻類是處于水生物鏈的第一營養(yǎng)級上，它對水體藻類是處于水生物鏈的第一營養(yǎng)級上，它對水體中的放射性核素的攝取以吸附、離子交換、分散、穿中的放射性核素的攝

26、取以吸附、離子交換、分散、穿透等方式進展。透等方式進展。 吸附是細(xì)胞壁對放射性物質(zhì)的吸著作用，物理吸吸附是細(xì)胞壁對放射性物質(zhì)的吸著作用，物理吸附普通是可逆的，對放射性核素的選擇性差，化學(xué)吸附普通是可逆的，對放射性核素的選擇性差，化學(xué)吸附是細(xì)胞壁與核素之間以化學(xué)鍵作用的相互吸差，有附是細(xì)胞壁與核素之間以化學(xué)鍵作用的相互吸差，有一定的選擇性。一定的選擇性。 離子交換是發(fā)生于細(xì)胞間質(zhì)內(nèi)的吸附機制； 分散是放射性離子隨載體物質(zhì)一同穿透細(xì)胞壁，而后在細(xì)胞內(nèi)與胞漿中的同位素或載體離子之間發(fā)生的交換過程； 穿透那么是無載體的有機放射性物質(zhì)經(jīng)過細(xì)胞壁上一些微孔進入細(xì)胞內(nèi)的過程。7.2.2 水生物對放射性物質(zhì)的

27、蓄積水生物對放射性物質(zhì)的蓄積1、水生物吸收、蓄積放射性物質(zhì)的濃集因子、水生物吸收、蓄積放射性物質(zhì)的濃集因子 對于水生動物經(jīng)過飲水途徑從水中攝入、吸收和對于水生動物經(jīng)過飲水途徑從水中攝入、吸收和蓄積放射性核素的過程，輸入速率可表示為：蓄積放射性核素的過程，輸入速率可表示為： 核素濃度隨時間的變化：核素濃度隨時間的變化： 當(dāng)吸收、蓄積到達(dá)平衡時當(dāng)吸收、蓄積到達(dá)平衡時 通常將水生物中的核素的平衡濃度與水中核素通常將水生物中的核素的平衡濃度與水中核素的濃度的比值定義為濃集因子的濃度的比值定義為濃集因子普通用濃集因子普通用濃集因子CF描畫水生物對水中放射性核素蓄描畫水生物對水中放射性核素蓄積才干的大小。

28、積才干的大小。2、影響水生物蓄積才干的要素、影響水生物蓄積才干的要素 水生物的特性：水生物的特性： 普通用實驗室或野外實地丈量的水生物與水中普通用實驗室或野外實地丈量的水生物與水中核素濃度的比值作為濃集因子值，以表示某種水生核素濃度的比值作為濃集因子值，以表示某種水生物對某一種核素的蓄積才干；物對某一種核素的蓄積才干； 生物的種類、生活習(xí)性、年齡、體型大小等都生物的種類、生活習(xí)性、年齡、體型大小等都影響放射性核素的蓄積。影響放射性核素的蓄積。水環(huán)境條件：水環(huán)境條件：1水中穩(wěn)定元素的濃度：水中穩(wěn)定元素的濃度： 用濃集因子表示水生物對水中放射性核素的蓄積用濃集因子表示水生物對水中放射性核素的蓄積才

29、干，那么水生物體內(nèi)核素的濃度與水中核素濃度成才干，那么水生物體內(nèi)核素的濃度與水中核素濃度成正比，其實，并不是這樣的，由于生物的本身調(diào)理作正比，其實，并不是這樣的，由于生物的本身調(diào)理作用，使生物體內(nèi)的常量元素堅持穩(wěn)定，其對微量放射用，使生物體內(nèi)的常量元素堅持穩(wěn)定，其對微量放射性核素的蓄積那么涉及與體內(nèi)穩(wěn)定核素之間的交換。性核素的蓄積那么涉及與體內(nèi)穩(wěn)定核素之間的交換。 普通情況，水生物對放射性核素和與其化學(xué)性質(zhì)普通情況，水生物對放射性核素和與其化學(xué)性質(zhì)類似的常量穩(wěn)定元素的吸收量與水中常量元素的濃度類似的常量穩(wěn)定元素的吸收量與水中常量元素的濃度正相關(guān)，但濃集因子值的大小卻與兩者在水中的濃度正相關(guān)，但

30、濃集因子值的大小卻與兩者在水中的濃度成反比，而且兩者的濃集因子值存在明顯的差別。成反比，而且兩者的濃集因子值存在明顯的差別。2溫度：溫度： 水溫對處于較高營養(yǎng)級的高等水生物的生物活性有水溫對處于較高營養(yǎng)級的高等水生物的生物活性有較大的影響，水溫升高時，水生物對放射性核素的吸收較大的影響，水溫升高時，水生物對放射性核素的吸收及排泄速率加快，生物半減期隨之縮短，其對核素的蓄及排泄速率加快，生物半減期隨之縮短，其對核素的蓄積程度必然有所降低。積程度必然有所降低。3酸度：酸度： 水的酸度也會影響水生物對放射性核素的蓄積才干。水的酸度也會影響水生物對放射性核素的蓄積才干。通常酸度較高時，水生物的吸收才干

31、明顯下降。通常酸度較高時，水生物的吸收才干明顯下降。7.2.3 水生物體內(nèi)放射性核素濃度的估算水生物體內(nèi)放射性核素濃度的估算1、根本公式、根本公式 通常采用濃集因子法估算人所食用的水生物體內(nèi)通常采用濃集因子法估算人所食用的水生物體內(nèi)放射性核素的蓄積濃度：放射性核素的蓄積濃度：2、濃集因子、濃集因子CF值的選用值的選用 實際上濃集因子是水生物體內(nèi)的平衡蓄積實際上濃集因子是水生物體內(nèi)的平衡蓄積濃度與水中濃度之間的比值。水生物與水之間到濃度與水中濃度之間的比值。水生物與水之間到達(dá)平穩(wěn)所需的時間取決于核素半衰期與物物半減達(dá)平穩(wěn)所需的時間取決于核素半衰期與物物半減期的長短。期的長短。 水生物吸收蓄積到達(dá)

32、水生物吸收蓄積到達(dá)10倍有效半減期后，倍有效半減期后，其體內(nèi)核素到達(dá)平穩(wěn)。其體內(nèi)核素到達(dá)平穩(wěn)。pptwteWAeCFCeCC7.3 放射性物質(zhì)的陸地生物鏈轉(zhuǎn)移放射性物質(zhì)的陸地生物鏈轉(zhuǎn)移7.3.1 經(jīng)過農(nóng)作物的轉(zhuǎn)移經(jīng)過農(nóng)作物的轉(zhuǎn)移 導(dǎo)致農(nóng)作物污染的機制：氣載流出物與導(dǎo)致農(nóng)作物污染的機制：氣載流出物與再懸浮物的堆積和外表吸附所導(dǎo)致的外外表再懸浮物的堆積和外表吸附所導(dǎo)致的外外表污染；放射性物質(zhì)經(jīng)過植物的根、葉、莖、污染；放射性物質(zhì)經(jīng)過植物的根、葉、莖、果等進入植物果等進入植物人體。人體。 1、氣載放射性核素的堆積、氣載放射性核素的堆積 氣載放射性流出物釋放后氣載放射性流出物釋放后t時辰堆積所致煙羽下

33、風(fēng)時辰堆積所致煙羽下風(fēng)向向x,y點處地面上堆積核素濃度的累積增長速點處地面上堆積核素濃度的累積增長速率為該點處同一時辰氣載核素的堆積率：率為該點處同一時辰氣載核素的堆積率：思索到核素衰變及去除的要素，思索到核素衰變及去除的要素，1上式可改為：上式可改為： 在氣載流出物延續(xù)釋放，各種氣候參數(shù)堅持不變的在氣載流出物延續(xù)釋放，各種氣候參數(shù)堅持不變的條件下有條件下有故故2的解為的解為長期延續(xù)釋放條件下，地面上堆積核素的面積污染長期延續(xù)釋放條件下，地面上堆積核素的面積污染濃度最終將趨于平衡：濃度最終將趨于平衡：tyxWdttyxdC,G),()(,GtyxCtyxWdttyxdCGnryxWtyxW,0

34、0 ,yxCG(2)(1)1 ),(,)(tnrGnreyxWtyxCnrGyxWyxC),(, 放射性核素經(jīng)過堆積、去除、衰變等過程，堆積所到人體食用的農(nóng)作物被放射性核素污染的濃度按下式進展估算：penttpnIVRpeeYffyxWyxC1,1064. 8,42、農(nóng)作物根部從土壤中的吸收 農(nóng)作物經(jīng)過根系對土壤中各種元素吸收才干的大小常以濃集系數(shù)CR表示： 土壤中元素的濃度干重間作質(zhì)量作物中元素的濃度干重單位質(zhì)量CR影響農(nóng)作物對土壤核素吸收的要素：影響農(nóng)作物對土壤核素吸收的要素：1核素的物理化學(xué)形狀：核素的物理化學(xué)形狀： 放射性核素的物理化學(xué)形狀對其在土壤中的滯放射性核素的物理化學(xué)形狀對其在

35、土壤中的滯留及其被農(nóng)作物的吸收有很大的影響。核素離子在留及其被農(nóng)作物的吸收有很大的影響。核素離子在固、液兩相間的分配系數(shù)值愈大，其與土壤中礦物固、液兩相間的分配系數(shù)值愈大，其與土壤中礦物質(zhì)顆粒的結(jié)合愈牢，作物對其相對吸收量愈小。質(zhì)顆粒的結(jié)合愈牢，作物對其相對吸收量愈小。 以不同氧化態(tài)存在于土壤中的放射性核素，作以不同氧化態(tài)存在于土壤中的放射性核素，作物的吸收才干也有所不同。物的吸收才干也有所不同。2作物種類及核素在作物中的易位：作物種類及核素在作物中的易位： 不同作物的種類對放射性核素吸收才干不同；不同作物的種類對放射性核素吸收才干不同； 核素在作物體內(nèi)的易位程度影響放射核素的污染，核素在作物

36、體內(nèi)的易位程度影響放射核素的污染，可溶性核素，易位才干強；可溶性核素，易位才干強； 易位才干影響核素在植物各部位的分布。易位才干影響核素在植物各部位的分布。3土壤的性質(zhì)：土壤的性質(zhì)： 土壤的性質(zhì)對核素在土壤中的滯留及作物土壤的性質(zhì)對核素在土壤中的滯留及作物的吸收有明顯的影響，礦物顆粒較大的砂質(zhì)土的吸收有明顯的影響，礦物顆粒較大的砂質(zhì)土壤對核素的滯留容量遠(yuǎn)比具有很大外表積的細(xì)壤對核素的滯留容量遠(yuǎn)比具有很大外表積的細(xì)小顆粒構(gòu)成的粘性土壤小。小顆粒構(gòu)成的粘性土壤小。4化學(xué)性質(zhì)類似的穩(wěn)定性元素： 土壤中存在的與放射性核素化學(xué)性質(zhì)類似的穩(wěn)定性元素，對農(nóng)作物吸收放射性核素的本擁有很大的影響。 常采用不同環(huán)

37、節(jié)中放射性核素與穩(wěn)定元素濃度比值的變化預(yù)測核素在食物鏈中的遷移，普通將某一環(huán)節(jié)與前一環(huán)節(jié)中兩者濃度比的變化稱為察看比(鑒別因子)：前體穩(wěn)定元素核素介質(zhì)穩(wěn)定元素核素CCCCRO.5肥料和化學(xué)添加劑 ： 肥料和化學(xué)添加劑的施用可影響土壤中穩(wěn)定元素的濃度及其酸堿度，從而影響放射性核素的吸附。6螯合劑： 螯合劑是一類有機物，它們可與放射性核素金屬離子構(gòu)成穩(wěn)定的螯合物從而影響放射性核素的吸附。7核素在土壤中的分布： 作物吸收土壤中的礦物質(zhì)時，大部分來自土壤的表層，隨著土壤的深度加深而減少。 如：在發(fā)惹事故性污染的情況下，將表層污染土壤翻耕至深層，可明顯降低農(nóng)作物對土壤核素的吸收，為一有效的防護措施。 根部吸收所致農(nóng)作物污染濃度的估算，根據(jù)濃集系數(shù)CR的定義，農(nóng)作物中放射性核素污染濃度估算為：ptDsPefCRCC3、H-3和C-14呵斥的農(nóng)作物污染 農(nóng)作物中H-3污染濃度的估算： HXHxCtp23,1075. 3/5 . 075. 0101農(nóng)作物中C-14污染濃度的估算：nncPGxGxC56. 518. 0/,7.3.2 經(jīng)過動物類食品的轉(zhuǎn)移經(jīng)過動物類食品的轉(zhuǎn)移 陸生動物經(jīng)過攝食牧草或其它植物飼料從環(huán)境陸生動物經(jīng)過攝食牧草或其它植物飼料從環(huán)境中攝入放射性污染物質(zhì)，由此導(dǎo)致人所食用的動物中攝入放